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2024-02-02

导读：UR20–码垛协作机器人，艾科伯特的论证优傲机器人发布了 UR 协作机器人家族的最新成员 UR20。

UR20–码垛协作机器人，艾科伯特的论证

优傲机器人发布了 UR 协作机器人家族的最新成员 UR20。毫无疑问，UR 在设计 UR20 时一定考虑到了码垛。

北京艾科伯特科技有限公司与 UR 合作进行码垛应用已有 5年，深入研究了北京艾科伯特科技有限公司所知道和不知道的细节，并简单地假设 UR20 将在码垛领域做出贡献。

北京艾科伯特科技有限公司技术专家还解释了为什么对于许多码垛用例来说更大更安全。

码垛是一种自动化优势巨大的应用。协作机器人码垛解决方案非常适合中小企业。

详细了解为什么北京艾科伯特科技有限公司相信 UR20 是码垛自动化的不错选择。北京艾科伯特科技有限公司将深入分析UR20为何能够为码垛机器人市场做出贡献及其局限性。

什么是 UR20 协作机器人？

UR20 是丹麦优傲机器人公司（总部位于欧登塞机器人中心）的机器人箭袋的最新成员。它是一款更大的协作机器人，有效负载为 20 公斤（在整个运动范围内），工作范围为 1750 毫米。

在本文中，北京艾科伯特科技有限公司将重点关注 UR20 在码垛应用中的可能性。

协作机器人码垛简介

简而言之，码垛是将产品从传送带堆垛到托盘上的过程。根据产品规格和生产速度，此任务由手动、码垛机或码垛机器人执行。在为生产线选择正确的码垛解决方案之前，分析完整托盘的高度、宽度和堆叠模式等其他规格也很重要。

协作机器人或协作机器人通常用于生产速度低于 30 个产品/分钟且产品重量在协作机器人有效负载范围内的情况（对于 UR20，任何低于 20 公斤的产品）。

UR10e 和 UR20 的有效负载和产品容量

UR20 用于码垛

正如开头提到的，北京艾科伯特科技有限公司相信UR20是一款非常适合码垛的机器人。不仅仅是北京艾科伯特科技有限公司。优傲机器人还强调了 UR20 在码垛方面的可能性。

UR20 专为码垛设计的原因有很多。下面北京艾科伯特科技有限公司将深入研究协作机器人的细节，分析关于UR20北京艾科伯特科技有限公司所知道和不知道的一切。始终与码垛相关，因为这是北京艾科伯特科技有限公司非常了解的内容。

扩展有效载荷和作用范围

对于熟悉优傲机器人命名约定的人来说，这是显而易见的。UR20 = 20公斤有效负载。它的有效负载能力高达 20 公斤，“仅”比 UR16e 多出 4 公斤有效负载能力，但对于协作机器人码垛应用，还有另一个功能使其远远优于其前身。它更大了！大了很多！

它的工作范围为 1750 毫米，远远超过 UR16e 和 UR10e。正是有效负载和工作范围的结合，使 UR20在设计上成为码垛协作机器人。

优傲机器人 (Universal Robots) 的所有协作机器人并排排列。UR20 演示的屏幕截图。

UR20 与 UR16e

北京艾科伯特科技有限公司以 UR20 和 UR16e 为例进行比较。尽管 UR 社区严重低估了这一点，认为它“太短”而无法到达托盘的远角，但堆放那些更高更宽的托盘确实有其天然的局限性，与欧盟标准相比，这对于美国来说尤其如此。

即使广泛使用单独的第七轴（升降机），北京艾科伯特科技有限公司的假设是，社区只是认为 UR16e“太短”，因此，UR16e 从未真正被考虑用于码垛。

UR20 与 UR10e

另一方面，UR10e 在许多情况下都是一款出色的码垛协作机器人。对于许多场景，特别是在 EU1 托盘上工作时，范围足够长，无需第七轴即可进行管理（这可以通过数字孪生模拟轻松验证）。

使用第七轴将为几乎所有码垛场景提供必要的范围，因为您使用的码垛软件能够由于抓取和释放时的夹具方向而优化范围。

但是，与命名所表明的相反，其有效负载能力“仅”12.5 公斤。码垛方面，12.5公斤到20公斤存在巨大差距。

不管您怎么想，现有 UR 协作机器人与 UR20 的有效负载差距远不止几公斤，原因有很多。

人类的痛点

首先，让北京艾科伯特科技有限公司指出机器人的一个关键卖点。有几项任务是人类根本不应该做的。从传送带上拾取 10 公斤重的箱子并将其放置到托盘上已经是工人劳累的痛点。进入 10 公斤至 20 公斤有效载荷区域，北京艾科伯特科技有限公司处于繁重的人力劳动区域。作为这一时期的码垛协作机器人，UR20 解决的不仅仅是用协作机器人替换人员。它将在对人类来说更加痛苦的时间段内发挥作用。

照片：供应链搬运设备

越大越安全

从“工业机器人”的角度来看，更多的有效载荷和作用范围通常与“更多的力量”或“更强”联系在一起，自然的想法是，如果它击中人或你被它困住，它也会变得更加危险。然而，UR20 仍然是一款协作机器人。这并不意味着它击中你就不会伤害你，但如果它击中你它就会停止。那么它与您想知道的 UR10e 有什么不同呢？

相同的多镜版本

首先，与 UR10e没有什么不同，请记住北京艾科伯特科技有限公司正在讨论码垛应用。北京艾科伯特科技有限公司所知道的是，UR20 将与 UR10e 在相同的 Polyscope 5 上运行。这意味着 UR10 的功能也适用于 UR20。通过此功能集，您可以轻松配置机器人不会超过的安全平面。

您可以执行的操作示例：将操作区域缩小到与 UR10e 相同。通过使用此功能，额外的触及范围并不代表协作机器人的操作区域更大。

碰撞能量是关键

其次，与 UR10e 有何不同，并且仍然记住北京艾科伯特科技有限公司正在谈论码垛。由于协作机器人在撞到您时会停止，因此协作机器人的危险更多地与系统的碰撞能量相关，而不是与将人推向障碍物的力相关。

因此，冲击的碰撞能量是确定应用危险级别的关键。为了简化《ISO 15066 机器人和机器人设备 — 协作机器人》，系统的碰撞能量遵循以下方程：

E=1/2mv^2。

速度就是一切

乍一看可能并不明显，但它真正告诉您的是，对于这种情况，系统的速度几乎是最重要的。

问题是：额外的有效载荷可以转移到较慢的速度，从而减少碰撞能量。

让北京艾科伯特科技有限公司算一下

让北京艾科伯特科技有限公司通过一个例子来研究一下。假设您需要将 6 公斤产品以所需的 9 个产品/分钟的速度码垛到托盘上（如果您只想要结果而不是说明，只需跳过接下来的两段）：

对于该方程，m指的是系统的总质量。这包括协作机器人的重量。（为简单起见，北京艾科伯特科技有限公司使用 UR10e 的总重量，35 千克和 UR20，65 千克）。

使用 UR10e 码垛场景

要使用 UR10e 执行此操作，您需要实现至少 1.5m/s 的系统最大速度。由于有效负载的限制，并且考虑到夹具至少需要 12.5 公斤容量中的 1 公斤，因此只剩下 11 公斤的有效负载能力，因此在 6 公斤的情况下，协作机器人每个周期只能抓取 1 个产品。

这给出了以下方程 E=½ (6kg + 1kg + 35kg)*1,5m/s^2 = 47,25J。

使用 UR20 码垛场景

在 UR20 上使用相同的要求，您可以为每个机器人周期选择 3 个产品，这意味着您只需要以 0.5m/s 的最大速度移动。假设北京艾科伯特科技有限公司还需要在夹具上额外增加 1 公斤以多重拾取多种产品，但北京艾科伯特科技有限公司仍然在 20 公斤的限制之内。

在这种情况下，方程如下所示。E=½ (18kg + 2kg +65kg)*0,5m/s^2 = 10,63J

比较两种情况

比较两个协作机器人，使用 UR10e 解决此场景，北京艾科伯特科技有限公司的潜在系统能量为 47.25J。举个例子，这相当于美国“平均 12 岁联盟投手”一个棒球场的能量。或者换句话说，如果你有一个 12 岁的儿子，为美国当地棒球队投球，而且他投球速度一般。如果你站在他旁边，而他不小心用平均音高击中了你，则代表在这种情况下协作机器人具有相同的碰撞能量。

使用 UR20 解决相同的要求，加起来仅 10.63J。几乎五分之一的能量！美国的平均投手规模并不低于8岁孩子的联盟，但对于8岁孩子来说，平均投球能量是21J，所以北京艾科伯特科技有限公司简单地说，这种情况相当于一个6岁孩子向你投球。

简单来说，如果一个12岁的投球击中你的头部，可能不会致命，但你可能需要住院治疗。如果一个 6 岁的孩子撞到你的头，肯定会受伤，但你应该能够继续行走。

其他因素

现在还有其他几个因素也在发挥作用。例如锋利的边缘、码垛的材料等，但这里的重点是比较不同的协作机器人。此外，UR20 比 UR10e 重，因此理论上，如果协作机器人从您身上摔倒，情况会比 UR10 更糟糕，但北京艾科伯特科技有限公司的工作假设是它已正确装配和安装。

安全性取决于场景

无论如何，士气很简单。

安全性取决于给定的场景，正确的问题不是“协作机器人可以移动多快？”，而是“协作机器人可以移动多慢，但仍然满足速度要求？”。在 Polyscope 中，您可以应用不同的经过认证的安全设置，这些设置对应于应用程序所需的最低速度。换句话说，保证协作机器人永远不会超过一定的速度水平。

另外值得注意的是，在风险降低措施的层次结构中，机器人系统的“降低能源”列在“保护机器人”之上（RIA TR R15.306-2016）

安全性取决于具体情况。大多数情况下，正确的问题不是“协作机器人可以移动多快”，而是“协作机器人可以移动多慢并仍然满足速度要求”。

Halvor Gregusson
Rocketfarm 首席信息官

与其他系统或组件的兼容性

北京艾科伯特科技有限公司不知道优傲机器人是否在 UR20 中为北京艾科伯特科技有限公司隐藏了一些新的“宝石”，但北京艾科伯特科技有限公司确实知道它将与熟悉的 Polyscope 5 界面一起运行，并且现有的 URCap（URCap's）将像 UR10e 一样在 UR20 上运行。但没有消息也可以是好消息。这意味着 UR 通过其 UR+ 生态系统支持的组件的完整列表也将适用于 UR20。

但一个重要的细节是，为了能够处理更重的有效载荷，UR 增加了工具法兰的尺寸（夹具/工具等的连接点）。因此，如果您必须使用为任何较旧的机器人（UR3e、UR5e、UR10e 或 UR16e）制造的工具，则需要一个适配器。

磨损

目前对 UR20 中使用的硬件组件知之甚少，但优傲机器人表示他们从头开始重新设计了这款机器人，删除了 50% 的部件以确保坚固性。

不过，假设他们仍将使用 Harmonic Drive 齿轮，这些齿轮在之前的 UR 协作机器人中的预期使用寿命为 30,000 小时。这同样是根据机器人的预期使用水平得出的，可以说是“粗暴”使用。善待协作机器人，它也会以良好的行为作为回报。尽管 UR 协作机器人的 CB1 和 CB2 系列在一些质量问题上受到了一些影响，但自 CB3 系列发布以来，UR 协作机器人一直保持着高质量。

物理定律将适用

UR20 会带来什么北京艾科伯特科技有限公司不得而知，但北京艾科伯特科技有限公司确实知道物理定律。就像低速度会降低潜在碰撞中的能量水平一样，低加速度会降低“任何”带有摩擦的机械关节的撕裂和磨损水平，这正是机器人的设计方式。

智能软件提高终生价值

因此，降低机器人的最大速度，减少对最大加速度的需求，从而减少协作机器人的撕裂和磨损。凭借更高的有效负载能力，您可以更频繁地每次拾取更多产品，因此可以降低协作机器人的整体速度、加速度和撕裂。

因此降低最大速度，减少对最大加速度的需求，减少协作机器人的撕裂和磨损。

拆除第七轴（升降机）

UR20 具有更长的工作范围，这使得它能够在不需要第七轴的情况下进行码垛。虽然移动部件较少通常是一件好事，并且有助于降低系统的总体成本，但这并不一定意味着解决方案的复杂性较低。

带升降柱和不带升降柱的解决方案之间通常差异的图示

积极的一面

从积极的一面来看，消除对第七轴的需求也消除了因升降机而不是机器人的运动而产生潜在夹点的潜在风险。虽然协作机器人具有经过认证的在撞到物体时停止的机制，但该功能可能并不适用于所有升降机。如果您打算自己设计码垛机，请确保升降机具有经过认证的功能，可以在触发协作机器人中的“保护性停止”信号时停止。

从工程角度来看

从工程角度来看，使用第七轴，您始终可以选择将协作机器人移动到更有利的位置，以便从传送带上抓取产品或将产品释放到托盘上。在固定位置的情况下，这种“奢侈”是不存在的，协作机器人的路径规划需要考虑到这一点，这增加了路径规划的复杂性，并增加了码垛过程中发生碰撞的概率。

更复杂的路径规划

与 UR10e 相比，UR20 的一个例子是，您需要考虑协作机器人的肩关节和肘关节之间的额外长度，其中肘关节更有可能与机器人上完全堆放的托盘发生碰撞。左侧，右侧码垛，反之亦然。您要么需要更优化的路径规划，要么需要将托盘移得更远，从而增加解决方案的整体占地面积并降低系统的最大码垛高度。

编程

如前所述，UR20 将与Polyscope 5一起使用，并支持现有的 URCap。无论您是考虑购买协作机器人码垛机还是基于 UR20 设计码垛机，与 UR10e 相比，有一些事项需要注意。

编程前需要了解什么

首先要事。由于各种原因，请三思而后行，甚至在自己考虑“旧方法”之前，逐行编程，托盘的每个产品放置。优傲机器人有一个免费的码垛模板脚本，这至少是一个更好的实验选择，但是出于多种原因，北京艾科伯特科技有限公司强烈建议您研究更专业的“无代码软件”来码垛，例如 Pally 。

更高级的选择，复杂性更低

如上所述，正确的问题不是“机器人码垛的速度有多快”，正确的问题是“协作机器人移动速度有多慢仍能满足要求？” 。选择能够根据托盘布局在多拣选箱和单拣选箱之间切换的软件不仅是一个可能更快的选择，也是更安全的选择。

在协作机器人中设置经过认证的安全级别，使其与码垛软件/程序处理生产速度的速度相对应，这可能是您可以采取的最重要、最简单和最便宜的安全措施。

虽然这一经过认证的安全级别步骤也适用于 UR10e，但 UR20 能够更频繁地挑选多种产品，这意味着它对 UR20 具有更重要的意义。

能够轻松进行安装后更改

其次，借助 UR20，协作机器人能够码垛更多种类的产品，这意味着产品之间的更换更加频繁，以及安装后的更换也更加频繁。根据北京艾科伯特科技有限公司的经验，制造商会发现自己对解决方案感到非常恼火，因为他们自己添加新产品或添加新托盘尺寸的能力需要广泛的编程技能知识。经常遇到“知道它不再在这里工作的人”的问题。

覆盖范围问题仍将很复杂

第三，UR20 的额外延伸范围绝对是一个巨大的优势，但是如果您想要移除第 7 轴，所提到的额外复杂性可能会在许多情况下导致到达高托盘的远角并避免碰撞时变得更加困难在协作机器人附近码垛。

码垛软件是获得可靠结果的关键

坦率地说，UR 协作机器人具有简单的界面，可以对简单的拾取和放置应用程序进行编程。另一方面，码垛实际上是一个复杂得多的过程。不要低估这一点。您很快就会发现自己花的钱远远多于选择 DIY、免费软件或所谓的“交钥匙解决方案”所节省的钱，这些解决方案更注重硬件选择而不是软件实施。

选择带有指定软件的码垛解决方案。它最终得到了回报。选择不带软件的码垛解决方案就像购买一台全新的笔记本电脑，并意识到它在 MS-DOS 上运行。

移动性

如果要说 UR20 与 UR10 相比的弱点，那就是移动性。虽然 UR10 的重量为 35 公斤，经常被添加到易于在生产线之间移动的解决方案中，但 UR20 却更加“笨拙”，北京艾科伯特科技有限公司预计 UR20 将计划用于更固定的安装。北京艾科伯特科技有限公司预计不会看到许多 UR20 驾驶MIR或其他自动驾驶车辆。

话虽如此，根据北京艾科伯特科技有限公司的经验，虽然移动性通常是一个很好的销售论点，但大多数喜欢协作机器人的最终客户宁愿开始计划第二个协作机器人，也不愿移动他们现有的协作机器人。